DE1901682A1

DE1901682A1 - Gasturbine mit Starteinrichtung

Info

Publication number: DE1901682A1
Application number: DE19691901682
Authority: DE
Inventors: Kahn Peter Bruno
Original assignee: GE Healthcare UK Ltd
Current assignee: GE Healthcare UK Ltd
Priority date: 1968-01-15
Filing date: 1969-01-14
Publication date: 1969-07-31
Also published as: FR2000233A1

Description

THE PLESSEY COMPANY LIMITED

56 Vicarage Lane

Ilford, Essex / Großbritannien

Unser Zeichen: P 2004

Gasturbine mit Starteinrichtung

Die Erfindung betrifft eine kleine Gasturbine und insbesondere eine Gasturbine für die Hilfsenergieversorgur.~seinrichtung eines Plugzeugs. Sin Ziel der Erfindung- is.-': es, eine Starteinrichtung für solche Gasturbinen zu schaffen, die sogar bei ungünstigen Höhenbedingungen und Pluglagen mit großer Zuverlässigkeit arbeitet. Die Starteinrichtung nach der Erfindung besitzt einen Verschluß für eine Monobrannstoffpatrone, wobei die Patronenkammei zax Halterung mit einem Starterrohr in Verbindung steh·--> -* so angeordnet ist, daß die aus der Patrone strömender. Gase ungefähr tangential gegen die Turbinenschaufeln gelenkt werden, während sich eine zweite, vorzugsweise engere Verbindung von der Patronenkaamer zu der Brennkammer erstreckt, die für den Norma!betrieb der Turbine vorhanden ist, so daß die Zündung des Turbinaiibrennstoffs in der Erennkammer sichergestellt wird, sobald die von der Drehung des Turbinenrades verursachte Luftzufuhr und

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Brennstoffeinspritzung in die Brennkammer erfolgen.

Vorzugsweise sind die Wirkungsrichtungsn der aus der Patrone strömenden Gase und der Gase aus der Brennkammer zueinander komplementär, wobei die eine Richtung für einen Axialströiaungsbetrisb und die andere Richtung für einen Radialströnungsbetrieb ausgebildet sind. Das Starterrohr ist iss lalle einer Azia !strömung 3* turbine vorzugsweise so angeordnet, daß es sich rund um das Turbinenrad erstreckt, damit die der Patrone entströmenden Gage gegen die Enden der Turbinenschaufel;! gelenkt werden.

Die Erfindung eignet sich vorteilhaft für eins Gasturbine mit einem Gasgenerator,.d.h. einem Turbinenrad, das einen Kompressor zur Luftzufuhr zur- Brennkammer antreibt, und nit einen zweiten, iTut^lasttur— bine genannten Turbinenrad, das ebenfalls νcn der gleichen Breimlranner geepei^t v.-ird urA die Ausgangsleistung der Turbine liefort. Die üvei iDuruinenräder können sich dabei frei mit voneinander unabhängigen Drehzahlen drehen« !Der Gasgenerator treibt dabei eins Brennstoffpumpe zum Einspritzen des Brennstoffs in die Brennkammer an. In diesem Anwendungsfall steht der Patronenverschlug mit dem Gasgenerator-Turtinenrad in Verbindung, das in sehr kurser Zeit eine Drehzahl erreicht, die zur Verbrennungsgaszufuhr und zur Brennstoffeinspritzung in die Brennkammer ausreicht.

Ein Ausführungsbeiepiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt eine Schnittansicht eines nach der Erfindung ausgeführten Gasturbinen-Hilfsenergieverscrgungsaggregats mit einem Gasgenerator und mit einer Nutzlastturbine, auf die Verbrennungsgase nach ihrem Durchgang durch die Gasgeneratorturbine einwirken.

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Ein Gehäuse 1 trägt an seiner Außenseite eine Anzahl von HiIfsmaschinen, wie etwa eine Hydraulikpumpe 2 und einen elektrischen Generator 3₉ die ein Plugzeug mit hydraulischer "bzw. elektrischer Notenergie versorgen sollen. Diese zwei Hilfsiaa schinen werden von der Welle 4 einer freilaufenden Nutzlastturbine angetrieben, die mit einem Axialströinungsturbinenrad 5 ausgestattet ist, das mit Schaufeln 6 versehen ist. Auf einer zweiten Welle 10, die mit der das Turbinenrad 5 tragenden Welle 4- in gleicher Achsrichtung verläuft, sitzt ein zweites» mit Schaufeln 8 versehenes Turbinenrad 7» das einen Teil eines Gasgenerators darstellt_ä Dieser "besitzt auch ein mit Kompressorschaufeln 9a ausgestattetes Kotrpressorrad 9» das über die Welle 10 mit der? zweiter Turbinenrad 7 verbunden ist. Die zweite Velle "!^ treibt auch ejn ürennstoffpumpsystem 11 an. Der Gripper.^rator korrprisi^rt die bei einem Einlaß 12 gegeri ?.* ** Rohovfeir. 9h strömend^ H-Uf^-Cj und sin mit Le It sch auf ¹^r 1? Teasel? ensr S-Titrd^r fv^wt die dem Kompressor 3!ni'^r!'^^:To^^re'''c'?^% Ti'¹^"*" ^v *^*".οτ r■"·ι™„ fertigen Brernk^ciEer I^ ^ Γ>""·3ε^ Srcrr^^^sr &r.t^v"lli;

ihre Anordnung in eiri^o Rloht^rz tn.lt j'.';.?,""*· ^Tr"~Tcr..3r.te und mit einer greßer ■t27igp^⁴"^:^'¹eT} ^c^ro*?°~te χ? ^:·η· die Schaufeln 8 des Turbin^nrades ^ öe¹: ^^"^vr'er-'to:::^ ":: r.ken. Di^ps stellt eine er^tR ^rosrr^orcntuf^ rl"*:_ J-ϊ." '-^r,-;r. den Sehenfein B atp^^^^.er:"??": Cr3e "■*"?]"*r. .*.:.ire:... *:;"-r·"·:· unter einem ^ptrüc-l'.+"!?.eher. Druoir, und nip werdrr. ;'n einer zweiter. !?xpans:.ev.j.·stufe in sir, System "02: Leitschaufeln 18 surüclcgelenkt, vor» den sie beschleunigt und axial durch die Schaufeln 6 des Surbinenrades 5 geführt werden, damit der Rest ihrer gespeicherten Energie ausgenützt wird, ehe sie in einen Auslaßkanal 19 ab-

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strömen. Außerhalb des Außenumfangs der Brennkammer 14 ist ein Verschluß 20 für eine kleine Starterpatrone mit festem Monobrennstoff (monofuel, d.h. ein den zur Verbrennung benötigten Sauerstoff enthaltender Brennstoff) wie etwa Cordit angebracht, Dieser Verschluß ist mit einem Aufschlagzünder versehen, der so angeordnet ist, daß er einem unter Federdruck stehenden Schlagbolzen 21 gegenübersteht. Der Schlagbolzen wird normalerweise von einem Abzug 22, der zur Freigabe des Schlagbolzens 21 über einen Bowdenzug 23 vom Pilotensitz aus betätigt werden kann, ψ in seiner gespannten Stellung vom Aufschlagzünder entfernt gehalten.

Der Verschluß 20 ist über ein Auslaßrohr 24 aus rostfreiem Stahl mit einem Verteilergehäuse 25 verbunden, das das Turbinenrad 7 des Gasgenerators umgibt. Das Verteilergehäuse 25 besitzt Auslaßschaufeln 26, die ι die dem Verschluß entströmenden Gase in einer Richtung mit einer radialen Komponente und einer tangentialen Hauptkomponente zu den Schaufeln 8 des Turbinenrades 7 des Gasgenerators lenken, damit ein Drehmoment erzeugt wird, das das Turbinenrad 7 beschleunigt. Ein zweites Rohr 27 aus rostfreiem Stahl mit einem beträchtlich kleinerem Durchmesser als das Auslaßrohr 24 führt vom Inneren des Verschlußes 20 zu einem Punkt in der Zündzone der Brennkammer 24, der dicht bei den Brennstoffeinspritzdüsen 16 liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die durch das Rohr 27 eindringenden, dem Verschluß entströmenden heißen Gase die Zündung des eingespritzten Brennstoffs bewirken, sobald die Drehzahl des Turbinenrades 7 zur Einspritzung von Brennstoff in die Brennstoffeinspritzdüsen 16 und zur Zuführung der notwendigen Verbrennungsluft mittels der Kompressorschaufeln 9a ausreicht, so daß die Turbine

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nach Erreichen der Selbsthaltedrehzahl aus eigener Kraft laufen kann. Auch nach der Zündung des eingespritzten Brennstoffs wird die Beschleunigung des Gasgenerators auf die normale !Drehzahl jedoch durch die fortgesetzte Zufuhr der aus dem Verschluß 20 über das Auslaßrohr 24 entströmenden Patronengase weiterhin unterstützt, bis das Gordit oder dergleichen in der Patrone verbraucht ist. Die Zufuhr des Brennstoffs zu den Brennstoffeinspritzdüsen 16 wird vom normalen Zufuhrsteuersystem des Hilfsenergieversorgungsaggregats gesteuert, das unter der Voraussetzung, daß die Patrone so ausgewählt ist, daß die der Patrone entströmende Gasmenge selbst nicht ausreicht, ein Überdrehen hervorzurufen, ein Überdrehen sogar dann wirksam verhindert, wenn die Patronengase nach Erreichen der normalen Betriebsdrehzahl des Gasgenerators weiterausströmen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Gasturbine mit einem mit Schaufeln ausgestatteten Turbinenrad und mit einer Brennkammer für den ITormalbetrieb, die sich insbesondere für die Verwendung in einem Hilfsenergieversorgungsaggregat für Plugzeuge eignet, und die mit einer Startvorrichtung versehen ist, gekennzeichnet durch einen Verschluß für eine Monobrennstoffpatrone, dessen Patrönenkammer mit einem Starterrohr verbunden ist, das derart angeordnet ist, daß die Patronengase ungefähr tangential gegen die Turbinenschaufeln strömen, während eine zweite Verbindung von der Patronenkammer zur Brennkammer läuft, die für den EOrmalbetrieb der Turbine vorgesehen ist.

2«) Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Wirkungsrichtungen der Patronengass und der Gase der Brennkammer komplementär zueinander verlaufen, wobei die eine Richtung für einen Axialströmungsbetrieb und die andere Richtung für einen RaSLa 1-strömunsvsbetrieb ausgebildet sind«

3.) Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einer Axialströinungs-Gasturbine das Starterrohr um wenigstens einen Teil des Turbinenrades erstreckt j so daß es die Patronengase in einer radialen Ebene gegen die Enden der Turbinenschaufeln lenkt.

4.) Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gasgenerator und eine Uutzlas-cturbine und durch eine Verbindung zv/ischen dem Sparte] rohr und dem Turbinenrad des Gasgenerators.

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